低周波・高周波

質問

集積回路の勉強をしていると低周波において高インピーダンスと書いてあったのですが、回路における低周波・高周波とはどうゆうことなのでしょうか？
周波数が低いか高いかで何が重要になるのでしょうか？
また交流は低周波と記載されていたのですが、では直流は高周波なのでしょうか？？

宜しくお願い致します。

回答No.2

himara-hus · ベストアンサー

周波数帯の呼び方の参考に
＞http://www14.plala.or.jp/phys/topics/4.html

　上記定義から行くと、低周波は３００ｋＨｚ以下ということになりますが、普通に言う場合は＃１さんが言われるようにオーディオ帯を指して言っている場合が多いです。

　周波数が高くなると、低周波では影響しない小さな容量（コンデンサ）やインダクタンス（コイル）でも周波数に比例して影響をしてきます。また、トランジスタ（ＩＣの基にもなっている）の動作も周波数が高くなるほど難しくなりますし、特性も変ってきます。

　貴方が言われている交流というのは、ＡＣ電源のことだと思いますが、これも５０又は６０Ｈｚの低周波です。
　直流は直流として、交流とは区別して理解した方が良いと思います。
　交流は、一般的に、電流の流れが行ったり来たり（振動）していて、平均プラスマイナスゼロです。直流は、振動せずに一方向に一定です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
交流と直流について理解できました。

回答No.3

e_beam

既になされた回答に補足です。

「低周波において高インピーダンス」というのは、「高周波において定インピーダンス」を暗に含んでいると思います。

インピーダンスの周波数変化は、コイルとコンデンサが本来もつ周波数依存性のZ＝ｊｗLとZ=1/(ｊｗC)があります。低周波で高インピーダンスということは、コンデンサが接続されていることが予想されます。

既に回答されているように、高周波になると、配線などによる分布定数回路と呼ばれるLとCが無視できない大きさになり効いてきます。

その他には、コンデンサに使われている誘電体の周波数依存性(分散)が効いてくることもあります。電解コンデンサは低周波では比較的大きな容量を保っていますが、周波数が少し（！）高くなると誘電緩和時間が電源周波数の変化速度に追従できなくなり誘電率が減少してしまい、誘電率の減少すなわち容量値の減少を引き起こしてしまいます。このような場合も、「高周波で低インピーダンス」の原因になります。

「集積回路の勉強」の中での疑問ということでしたので、おそらくセラミックコンデンサやその他の酸化物誘電体によるコンデンサか、あるいはｐｎ接合もしくはMOS　FETでの等価コンデンサが予想されます。半導体をコンデンサとして使用する場合には、電子や正孔の寿命(ライフタイム)がこの誘電緩和時間に相当してきます。

もしコンデンサの周波数依存性を問題にしているのであれば、その対象によって周波数の桁は変化してくると思います。(いずれにしても数百キロHz以上だと思います。）

お礼

ご回答ありがとうございます。
MOSの簡単な回路（MOSと抵抗素子）において、コイルやコンデンサはありませんが周波数の考慮は必要なのでしょうか？

回答No.1

Denkigishi

回路素子には、抵抗とコイルとコンデサの３つがあります。この中で抵抗は周波数には無関係ですが、コイルとコンデンサは周波数によって効果が変化します。低周波、高周波というのは相対的ですが、オーディオ領域と電波領域の区切りとしては概ね30kHzと考えていいでしょう。（但しVLFという電波は3kHz～30kHzでオーディオの範囲と重なる）なお、0.1Hz～数100Hz程度を扱う粘弾性などの分野では、100Hzでも高周波と呼んでいます。直流は周波数がゼロの交流と考えて下さい。低周波の極限です。